ES2831010T3 - Pantógrafo y vehículo ferroviario que comprende dicho pantógrafo - Google Patents
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Abstract
Pantógrafo (108) que comprende: - un bastidor (202) al cual se le adjunta un marco de referencia (R), comportando el marco de referencia (R) una dirección longitudinal (L), una dirección vertical (V) y una dirección transversal (T), definiendo la dirección longitudinal (L) y la dirección vertical (V) juntas un plano vertical, - un arco (208) destinado a estar en contacto con una catenaria (104) para captar una corriente de alimentación que pasa por la catenaria (104), - un brazo articulado (210) que conecta el arco (208) al bastidor (202) y diseñado para desplegarse verticalmente con el fin de desplazar, en el plano vertical, el arco (208) con respecto al bastidor (202), comprendiendo este brazo una varilla superior principal (216) y una varilla superior auxiliar (220), - un conjunto del alerón que comprende al menos un alerón (404, 406) que forma, en el plano vertical, un ángulo (α404, α406) con la dirección longitudinal (L), - un dispositivo de orientación (502) del alerón (404, 406) diseñado para hacer variar el ángulo (α404, α406) del alerón (404, 406) con la dirección longitudinal (L) en función del despliegue del brazo articulado (210), - comprendiendo este dispositivo de orientación unos medios (504, 506; 526, 527) de control de la variación del ángulo del alerón, comprendiendo estos medios de control al menos un primer órgano de control (504, 506), articulado a la vez sobre la varilla superior principal (216) y sobre la varilla superior auxiliar (220) del brazo (210) estando el pantógrafo caracterizado porque los medios de control de la variación del ángulo del alerón comprenden además al menos un segundo órgano de control (526, 527), conectado sólidamente a la varilla superior principal (216), estando este dispositivo de orientación (502) adaptado para que - en un primer intervalo de despliegue del brazo articulado (210) en el cual el arco (208) se desplaza entre una posición baja y una posición intermedia, el primer órgano de control (504, 506) es apto para de controlar la variación del ángulo (α404, α406) del alerón independientemente del segundo órgano de control (526, 527), para conferir un primer perfil de variación del ángulo al alerón en este primer intervalo; - en un segundo intervalo de despliegue del brazo articulado (210) en el cual el arco (208) se desplaza entre la posición intermedia y una posición alta, el segundo órgano de control (526, 527) es apto para controlar la variación del ángulo (α404, α406) del alerón, para conferir un segundo perfil de variación de ángulo al alerón en este segundo intervalo.
Description
DESCRIPCIÓN
Pantógrafo y vehículo ferroviario que comprende dicho pantógrafo
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo de los pantógrafos, en particular para un vehículo ferroviario.
Antecedentes tecnológicos
Para un vehículo ferroviario provisto de un motor de tracción eléctrico, los pantógrafos garantizan el contacto eléctrico entre la unidad de tracción (por ejemplo, la locomotora) y la catenaria. Con este objetivo el pantógrafo ejerce, contra la catenaria, una fuerza de presión que, en teoría, es sensiblemente constante. Además, el pantógrafo está sometido a efectos aerodinámicos en función de su despliegue (que depende de la altura de la catenaria en relación con la vía ferroviaria), en función de la velocidad de avance del vehículo ferroviario, y en función de la velocidad de la dirección del viento. Según el caso, los efectos aerodinámicos anteriormente mencionados pueden aumentar o disminuir la presión ejercida de manera efectiva por el pantógrafo contra la catenaria. Para los trenes de alta velocidad, los efectos aerodinámicos pueden ser muy considerables. De una manera general, es deseable que la presión ejercida por el pantógrafo contra la catenaria sea independiente del despliegue del pantógrafo, sea cual sea la velocidad del vehículo ferroviario.
Es conocido disponer de los alerones sobre el pantógrafo con el fin de modificar su comportamiento aerodinámico. Esto se describe en numerosos documentos, por ejemplo, RU 2 481 200 C1, KR 10 2013-0075577 y JP H05328512.
A título de ejemplo, la solicitud de patente japonesa publicada con el número JP H08308013 A describe un pantógrafo del tipo que comprende:
- un bastidor al que se adjunta un marco de referencia, comprendiendo el marco de referencia de una dirección longitudinal, una dirección vertical y una dirección transversal, definiendo la dirección longitudinal y la dirección vertical juntas un plano vertical,
- un arco destinado a estar en contacto con una catenaria para captar una corriente de alimentación que pasa por la catenaria,
- un brazo articulado que conecta el arco al bastidor y diseñado para desplegarse verticalmente con el fin de desplazar, en el plano vertical, el arco con respecto al bastidor, comprendiendo este brazo una varilla superior principal y una varilla superior auxiliar,
- un conjunto de alerón que comprende al menos un alerón que forma, en el plano vertical, un ángulo con la dirección longitudinal,
- un dispositivo de orientación del alerón diseñado para hacer variar el ángulo del alerón con la dirección longitudinal en función del despliegue del brazo articulado, comprendiendo este dispositivo de orientación unos medios de control de la variación del ángulo del alerón, comprendiendo estos medios de control un primer órgano de control, articulado a la vez sobre la varilla superior principal y sobre la varilla superior auxiliar del brazo.
Un pantógrafo de este tipo también es conocido por el documento JP H08275303.
En este pantógrafo conocido, el dispositivo de orientación está diseñado para hacer aumentar gradualmente el ángulo del alerón y a medida que se produce el despliegue del brazo articulado, desde un valor negativo con respecto a la horizontal hasta un valor positivo con respecto a la horizontal. Cuando el ángulo es negativo, el alerón reduce la presión del arco sobre la catenaria, mientras que, cuando el ángulo es positivo, el alerón aumenta la presión del arco sobre la catenaria. De este modo, el alerón compensa la fuerza aerodinámica ejercida sobre el pantógrafo, reduciendo esta fuerza tanto más la presión del arco sobre la catenaria cuanto mayor es la elevación del pantógrafo.
La variación del ángulo del alerón es determinada por la longitud de los lados de un cuadrilátero. Si el cuadrilátero es un paralelogramo, no hay ninguna variación del ángulo sea cual sea la elevación del pantógrafo. Modificando la longitud de dos lados adyacentes, es posible ajustar la variación del ángulo. Esta invención está bien adaptada a la mayor parte de las situaciones, cuando la altura de la catenaria permanece en un intervalo limitado en las zonas en donde el tren puede circular a alta velocidad, allí donde la fuerza aerodinámica es importante. En cambio, cuando el pantógrafo debe funcionar a alta velocidad en un gran intervalo de extensión, el dispositivo no ofrece bastantes posibilidades de modificación de la ley de variación de ángulo del alerón para compensar de manera justa la fuerza aerodinámica.
Este tipo de situación se plantea, por ejemplo, cuando la variación del despliegue del pantógrafo aumenta. Tradicionalmente, los pantógrafos están diseñados para un despliegue que varía entre aproximadamente 300 mm y aproximadamente 2.600 mm. Para ciertos programas de vehículos ferroviarios, se muestra necesario prever un mayor despliegue, hasta 3.600 mm.
Con el fin de gobernar de manera apropiada la variación del ángulo de los alerones, se puede prever recurrir a los alerones de tipo motorizado. Esta solución, sin embargo, es costosa, y origina un sobrepeso significativo.
También se han propuesto, en concreto en las patentes FR 2 850 330, WO 0222.322, DE 10 2013 203199 y JP 2007252114, diferentes disposiciones de pantógrafos que no remedian, sin embargo, los inconvenientes arriba indicados.
En estas condiciones la invención tiene como objetivo proponer un pantógrafo que, al tiempo que se libra de la utilización de alerones motorizados, permite paliar al menos en parte los problemas precedentes, vinculados a la enseñanza de las patentes JP H08308013 A y JP H08275303.
Objetivos de la invención
Un primer objeto de la invención es un pantógrafo del tipo mencionado anteriormente, caracterizado porque los medios de control de la variación del ángulo del alerón comprenden además un segundo órgano de control, conectado rígidamente a la varilla superior principal, estando este dispositivo de orientación adaptado para que
- en un primer intervalo de despliegue del brazo articulado en el cual el arco es desplazado entre una posición baja y una posición intermedia, el primer órgano de control es capaz de controlar la variación del ángulo del alerón independientemente del segundo órgano de control, para conferir un primer perfil de variación de ángulo al alerón en este primer intervalo;
- en un segundo intervalo de despliegue del brazo articulado en el cual el arco es desplazado entre la posición intermedia y una posición alta, el segundo órgano de control es capaz de controlar la variación del ángulo del alerón, para conferir un segundo perfil de variación del ángulo al alerón en este segundo intervalo.
De conformidad con la invención, el despliegue global del brazo articulado es dividido en dos intervalos, normalmente sucesivos. En un primer intervalo, o intervalo inicial, la variación del ángulo de cada alerón está controlada por un primer órgano de control. Esto permite conferir un primer tipo de perfil a esta variación de ángulo del alerón. En particular, este ángulo puede ser sensiblemente constante en la totalidad de este primer intervalo. Esto significa que la diferencia entre los valores extremos de este ángulo, a lo largo de este primer intervalo, es inferior a un primer valor.
A continuación, en un segundo intervalo, o intervalo final, la invención recurre a un segundo órgano, adecuado para controlar la variación del ángulo del alerón. Este segundo órgano no interviene en el control de la variación de ángulo, en el primer intervalo mencionado en el párrafo anterior. En otras palabras, en el primer intervalo, la variación mencionada anteriormente está controlada por el primer órgano de control, independientemente del segundo órgano de control mientras que, en el segundo intervalo, esta variación está controlada por el segundo órgano de control en combinación con el primer órgano de control.
Esto permite conferir un segundo tipo de perfil a esta variación de ángulo del alerón, en este segundo intervalo. En particular, el ángulo del alerón con la dirección longitudinal puede aumentar de manera significativa. Esto significa que la diferencia entre los valores extremos de este ángulo, a lo largo de este segundo intervalo, es superior a un segundo valor, sustancialmente superior al primer valor anterior. Este segundo valor es normalmente superior a 2°, preferentemente superior a 5°, y de manera preferente comprendido entre 20° y 40°.
De manera preferente el valor más bajo del ángulo mencionado anteriormente, a lo largo de este segundo intervalo, corresponde al comienzo de este segundo intervalo mientras que el valor más elevado de este ángulo, a lo largo de este segundo intervalo, corresponde al final de este segundo intervalo. En otras palabras, el valor de este ángulo aumenta, en concreto de manera continua, en particular de modo lineal, entre el comienzo y el final del segundo intervalo de despliegue.
Cabe destacar que es mérito de la Solicitante haber identificado que los inconvenientes de la técnica anterior están, en particular, vinculados al hecho de que la variación del ángulo de los alerones está controlada por un único órgano de control, cuyas posibilidades de ajuste son demasiado limitadas en presencia de grandes intervalos de extensión del pantógrafo.
Gracias a la invención, es posible, en particular, activar el alerón únicamente en el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado con gran extensión. De este modo, el alerón no interviene en el primer intervalo de despliegue, que corresponde a las situaciones donde la catenaria está baja.
Según otras características de la invención:
- el primer perfil de variación del ángulo corresponde a un ángulo (a404, a406) de valor sensiblemente constante, en concreto nulo.
- el segundo perfil de variación de ángulo corresponde a un ángulo (a404, a406) de valor creciente, en concreto lineal.
- el primer órgano de control (504, 506) está articulado sobre la varilla superior principal (216) por medio de una conexión de pivote y, sobre la varilla superior auxiliar (220), por medio de una conexión puntual.
- el primer órgano de control (504, 506) está articulado sobre la varilla superior principal (216) y sobre la varilla superior auxiliar (220), para mantener un ángulo sensiblemente constante con la dirección longitudinal (L).
- el primer órgano de control (506) comprende una base hueca (506A), en cuyo volumen interior está alojado un rodillo (507) montado pivotante sobre la varilla superior auxiliar (220), alrededor de un eje transversal (A507), así como un cuerpo macizo (506B) fijado sobre la base (506A), en concreto de manera amovible, estando dicho cuerpo montado pivotante sobre la varilla superior principal (216) alrededor de otro eje transversal (A504, A506).
- el alerón (404, 406) está articulado sobre el primer órgano de control (504,506) y el pantógrafo comprende unos medios de inmovilización (520, 522), adecuados para inmovilizar el conjunto del alerón (404, 406) con respecto al primer órgano de control (504, 506) en una posición de inmovilización, en el primer intervalo de despliegue.
- el alerón (404, 406) está articulado sobre el primer órgano de control (504,506) por medio de una conexión de pivote (A410).
- los medios de inmovilización comprenden un dispositivo elástico (520, 522), en concreto al menos un resorte de tracción (520, 522), un primer extremo del cual está conectado sólidamente al conjunto de alerón (404, 406) y el otro extremo del cual está conectado rígidamente a la varilla superior principal (216).
- el segundo órgano de control (526, 527) es apto para desplazar el conjunto del alerón a partir de su posición de inmovilización, en el segundo intervalo de despliegue.
- el alerón (404, 406) está articulado sobre el segundo órgano de control (526, 527) durante el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado (201), por medio de una conexión puntual (414/527). - el segundo órgano de control es un tope (526) que presenta una superficie de tope (527), siendo el conjunto del alerón (504, 506) apto para desplazarse a lo largo de al menos una parte de esta superficie de tope (527), en el segundo intervalo de despliegue.
- la superficie de tope es una superficie de leva.
- el conjunto del alerón comprende un árbol (412) provisto de un rodillo (414), siendo dicho rodillo adecuado para desplazarse a lo largo de al menos una parte de la superficie de tope (527).
- la primera distancia vertical (D1) entre una posición baja y una posición intermedia del arco está comprendida entre 2.000 mm y 3.000 mm, por ejemplo, igual a 2.500 mm.
- la segunda distancia vertical (D2) entre una posición intermedia y una posición alta del arco está comprendida entre 500 mm y 1.500 mm, por ejemplo, igual a 1.000 mm.
- dicho primer intervalo de despliegue forma hasta el 80 % del intervalo de despliegue total del brazo articulado (210), mientras que dicho segundo intervalo de despliegue forma al menos el 20 % del intervalo de despliegue total del brazo articulado (210).
Según un segundo objeto de la invención, también se propone un vehículo ferroviario que comprende: - un techo,
- un pantógrafo tal como anteriormente, se ha dicho, estando el bastidor del pantógrafo fijado al techo del vehículo ferroviario.
Descripción de las figuras
Las figuras 1 a 15 ilustran unos modos de realización de la invención, pero no limitan el alcance de la invención.
La figura 1 es una vista de perfil de un vehículo ferroviario que implementa la invención.
La figura 2 es una vista de perfil de un pantógrafo del vehículo ferroviario de la figura 1.
La figura 3 es una vista en tres dimensiones de un dispositivo de compensación de presión del pantógrafo de la figura 2 que comprende, en particular, un sistema de alerón.
La figura 4 es una vista en tres dimensiones del sistema de alerón de la figura 3 y de un dispositivo de orientación de este sistema del alerón.
La figura 5 es un gráfico que representa la evolución de un ángulo de alerones del sistema del alerón de las figures 3 y 4 en función de un despliegue del pantógrafo.
Las figuras 6 a 10 son unas vistas de perfil del sistema del alerón y del dispositivo de orientación de este sistema del alerón, durante etapas sucesivas del despliegue del pantógrafo.
Las figuras 11 a 15 son unos esquemas de principio, que ilustran en concreto las conexiones mecánicas entre los diferentes elementos del sistema de alerón y de su dispositivo de orientación, así como la situación de estos elementos durante las etapas ilustradas en las figuras 6 a 10.
Las siguientes referencias numéricas son utilizadas en las figuras:
continuación
Descripción detallada
Con referencia a la figura 1, a continuación se describirá un vehículo ferroviario 100 que implementa la invención.
El vehículo ferroviario 100 está diseñado para circular sobre una vía ferroviaria 102 por encima de la cual se extiende una catenaria 104 por la cual pasa una corriente eléctrica de alimentación. El vehículo ferroviario 100 comprende un techo 106 sobre el cual está fijado un pantógrafo 108 diseñado para captar la corriente eléctrica de alimentación de la catenaria 104 y alimentar eléctricamente de este modo el vehículo ferroviario 100.
Con referencia en concreto a la figura 2, a continuación se describirá el pantógrafo 108 con más detalle. El pantógrafo 108 comprende en primer lugar, un bastidor 202 fijado al techo 106 del vehículo ferroviario 100. En el ejemplo descrito, el bastidor 202 comprende un marco 204 y unos aisladores eléctricos 206 que conectan el marco 204 al techo 106 del vehículo ferroviario 100.
Un marco de referencia R está unido al bastidor 202. El marco de referencia R comprende una dirección longitudinal L, una dirección vertical V y una dirección transversal T (perpendicular al plano de la hoja en la figura 2). La dirección longitudinal L y la dirección vertical V definen juntas un plano vertical (el plano de la hoja en la figura 2).
En el ejemplo descrito, la dirección longitudinal L corresponde a la dirección horizontal usual en el sentido de circulación del vehículo ferroviario 100 cuando este último circula sobre una vía ferroviaria 102 horizontal. Además, la dirección vertical V corresponde a la dirección vertical habitual.
En la descripción y las reivindicaciones que siguen, los términos de situación utilizados se entenderán por referencia a este marco de referencia R. En particular, los ángulos mencionados en lo sucesivo estarán tomados en el plano vertical.
Además, en la descripción que sigue, un ángulo sensiblemente constante es un ángulo constante de aproximadamente 1°.
El pantógrafo 108 comprende, además, un arco 208 destinado a estar en contacto con la catenaria 104 para captar la corriente de alimentación.
La catenaria 104 está situada verticalmente a una distancia del bastidor 202 que puede variar fuertemente. Por ejemplo, esta distancia puede variar entre 600 mm y 3.600 mm.
De este modo, para paliar las variaciones de la distancia entre la catenaria 104 y el bastidor 202, el pantógrafo 108 comprende, además, un brazo articulado 210 que conecta el arco 208 al bastidor 202, de modo que el arco 208 se encuentre a una distancia D variable del bastidor 202. El brazo articulado 210 está diseñado para desplegarse verticalmente con el fin de desplazar el arco 208 con respecto al bastidor 202 con el objetivo de mantener el arco 208 en contacto con la catenaria 104. De este modo, el brazo articulado 210 está diseñado para, por una parte, desplegarse verticalmente para separar el arco 208 del bastidor 202 cuando la distancia entre la catenaria 104 y el bastidor 202 aumenta y, por otra parte, replegarse verticalmente para acercar el arco 208 al bastidor 202 cuando la distancia entre la catenaria 104 y el bastidor 202 disminuye.
Más precisamente, en el ejemplo descrito, el brazo articulado 210 presenta dos partes. De este modo, comprende de una varilla inferior principal 214 montada transversalmente pivotante sobre el bastidor 202 (por ejemplo, sobre el marco 204). La varilla inferior principal 214 presenta un ángulo A1 con la dirección longitudinal L. El brazo articulado 210 comprende, además, una varilla superior principal 216 montada transversalmente pivotante sobre la varilla inferior principal 214 y que presenta un ángulo A2 con la dirección longitudinal L. El arco 208 está montado transversalmente pivotante sobre la varilla
superior principal 216.
El brazo articulado 210 comprende, además, una varilla inferior auxiliar 218 montada transversalmente pivotante sobre el bastidor 202 (por ejemplo, sobre el marco 204) y sobre la varilla superior principal 216, para supeditar el ángulo A2 de la varilla superior principal 216 al ángulo A1 de la varilla inferior principal 214, de tal modo que el aumento del ángulo A1 conlleve el aumento del ángulo A2.
El brazo articulado 210 comprende, además, una varilla superior auxiliar 220 montada transversalmente pivotante sobre la varilla inferior principal 214 y sobre el arco 208, de manera que el arco 208 mantenga un ángulo sensiblemente constante con la dirección longitudinal L sea cual sea el despliegue del brazo articulado 210.
El pantógrafo 108 comprende, además, de un dispositivo de recuperación 222 diseñado para incitar al brazo articulado 210 a desplegarse. De este modo, el arco 208 es mantenido en contacto con la catenaria 104. El dispositivo de recuperación 222 está, por ejemplo, diseñado para hacer pivotar la varilla inferior principal 214 a fin de aumentar el ángulo A1. El dispositivo de recuperación 222 comprende, por ejemplo, un cojín de aire, un resorte o bien un motor eléctrico.
Como se explica en la parte introductoria de la presente descripción, debido a su construcción mecánica, el pantógrafo garantiza una presión constante sobre la catenaria. Sin embargo, esta presión es susceptible de ser modificada a causa de los efectos aerodinámicos.
Para aumentar la presión del arco 208 sobre la catenaria 104 cuando el brazo articulado 210 está fuertemente desplegado, el pantógrafo 108 comprende, además, un dispositivo de compensación de presión 224 montado sobre el brazo articulado 210.
Con referencia a las figuras 3 a 7, a continuación se describirá el dispositivo de compensación de presión 224 con mayor detalle.
Con referencia a la figura 3, el dispositivo de compensación de presión 224 comprende, en primer lugar, un sistema de alerón 402, también denominado conjunto de alerón, que comprende, en el ejemplo descrito, dos alerones 404, 406 que presentan unas concavidades respectivas orientadas una opuesta a la otra. Esta orientación opuesta de las concavidades permite obtener el mismo efecto aerodinámico, sea cual sea el sentido de circulación del vehículo ferroviario 100. A título de variante no representada, se puede prever que los dos alerones tengan ángulos de incidencia diferentes, de tal modo que el efecto aerodinámico es variable según el sentido de circulación del vehículo ferroviario.
El sistema de alerón 402 comprende, además, de dos bielas 408, 410 a las cuales los dos alerones 404, 406 están fijados respectivamente, así como un árbol 412 en cuyos extremos las bielas 408, 410 están respectivamente fijadas. Este árbol 412 presenta un eje principal A412, que es transversal con referencia a la dirección L y que forma el eje de pivotamiento global del sistema de alerón sobre el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado 210, como se verá más adelante. El sistema del alerón 402 comprende, además, un rodillo 414 montado sobre el árbol 412. Los dos alerones 404, 406 están situados transversalmente a uno y otro lado de la varilla principal superior 216.
Los alerones 404, 406 presentan, con la dirección longitudinal L, un ángulo respectivo denotado a404, a406. Cada uno de estos ángulos está tomado entre esta dirección L y la recta, respectivamente D404, D406 que pasa por los extremos libres opuestos de cada alerón. En las figuras 6 y siguientes, se ha ilustrado la variación del ángulo a406 con el despliegue del pantógrafo, entendiéndose que la variación del otro ángulo a404 es idéntica.
Con referencia a las figuras 4 y 6, el dispositivo de compensación de presión 224 comprende, además, un dispositivo de orientación 502 del sistema del alerón 402, y en particular de los alerones 404, 406, diseñado para hacer variar el ángulo a404, a406 en función del despliegue del brazo articulado 210.
Con referencia a la figura 5, el despliegue del brazo articulado 210 comprende, en particular, un primer intervalo de despliegue en el cual el arco 208 se desplaza entre una posición baja y una posición intermedia separadas por una primera distancia vertical D1 de al menos 500 mm, por ejemplo comprendida entre 2.000 mm y 3.000 mm, por ejemplo igual a 2.500 mm, y un segundo intervalo de despliegue en el cual el arco 208 se desplaza entre la posición intermedia y una posición alta separadas por una segunda distancia vertical D2 de al menos 500 mm, por ejemplo comprendida entre 500 mm y 1.500 mm, por ejemplo, igual a 1.000 mm.
Como surgirá más claramente en lo sucesivo de la descripción, el dispositivo de orientación 502 está diseñado para que, en el primer intervalo de despliegue del brazo articulado 210, conferir un primer tipo de perfil a cada ángulo a404, a406. En particular, este ángulo puede ser sensiblemente constante en este primer intervalo. Además, este dispositivo de orientación 502 está diseñado para, en el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado 210, conferir otro tipo de perfil a cada ángulo a404, a406.
En particular, este ángulo puede experimentar un aumento sensible en este segundo intervalo, en concreto de más de 1°, por ejemplo, de 20° a 40°, por ejemplo, de 30°.
Volviendo a las figuras 4 y 6, en el ejemplo descrito, el dispositivo de orientación 502 comprende, en primer lugar, dos bielas suplementarias 504, 506, sobre las cuales están montadas las bielas 408, 410 de manera transversalmente pivotante alrededor de un eje transversal respectivo A408, A410. Los dos ejes A408, A410 se confunden mutuamente, al tiempo que son paralelos al eje A412 antes citado. Como
se verá en lo sucesivo, la variación del ángulo a404, a406 puede estar controlada por las bielas suplementarias 504, 506, las cuales son denominadas primeros órganos de control.
A continuación, se describirá la estructura de una 506 de estas bielas de control, en concreto con referencia a la figura 6, entendiéndose que la estructura de la otra 504 de estas bielas es idéntica. La biela 506 comprende una base hueca 506A, de forma tubular, en cuyo espacio interior está alojado un rodillo 507. Este último está montado pivotante sobre la varilla superior auxiliar 220, alrededor de un eje A507 paralelo al eje A412. Esta biela 506 posee además un cuerpo macizo 506B, fijado a la cúspide de la base 506A mediante cualquier medio apropiado, en concreto de manera amovible. El extremo superior del cuerpo 506B, opuesto a la base, presenta una forma de horquilla. Esta última define una muesca 510, delimitada por un tope delantero 514 y un tope posterior 518. En la figura 4, se han referenciado 508, 512 y 516 la muesca y los dos topes de la biela 504.
El cuerpo 506B de cada primer órgano de control 504, 506 está, en primer lugar, montado pivotante sobre la varilla superior principal 216, alrededor de un eje transversal respectivo A504, A506. Por otra parte, la base de cada uno de estos órganos de control puede deslizarse a lo largo del rodillo 507, según la flecha F506 en la figura 6. Cada órgano de control 504, 506 presenta, por consiguiente, una conexión de tipo de pivote que se desliza con esta varilla 220. De esta manera, como se verá mejor más adelante, estos órganos 504, 506 mantienen un ángulo sensiblemente constante con la dirección longitudinal L, sea cual sea el despliegue del brazo articulado 210.
El dispositivo de orientación 502 comprende, además, de un angular 524 en forma de U, fijado a la varilla superior principal 216 mediante cualquier medio apropiado. Este angular presenta dos alas 525 que se extienden a partir de un alma 526. Como se verá más adelante, la superficie exterior 527 de esta alma 526, opuesta a las alas 525, está adaptada para topar contra el rodillo 414. En el ejemplo ilustrado, esta superficie de tope 527 es rectilínea, al tiempo que es perpendicular a la superficie superior de la varilla 216. Como se verá en lo sucesivo, la variación del ángulo a404, a406 puede estar igualmente controlada también por esta alma 526 y su superficie de tope 527, las cuales forman un segundo órgano de control en el sentido de la invención.
El dispositivo de orientación 502 comprende, además, dos resortes 520, 522, un primer extremo del cual está fijado a un ala 525 del angular, mediante un pasador respectivo 528, y el otro extremo del cual está fijado al árbol 412 del sistema del alerón. Los resortes 520, 522 están diseñados para funcionar en tracción a fin de mantener a este árbol 412 contra los topes delanteros 512, 514 en el primer intervalo de despliegue del brazo articulado 210, como se ilustra en concreto en la figura 6 ó 7, o mantener al rodillo 414 contra la superficie de tope 527 en el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado 210, como se ilustra en concreto en la figura 9 ó 10.
La posición baja del arco 208 se ilustra en esta figura 6, así como en la figura 11. Esta última es un esquema de principio que ilustra los diferentes elementos mecánicos, descritos anteriormente, así como las conexiones que existen entre estos elementos. En esta posición baja, el brazo articulado 210 está en una configuración replegada. De este modo, el tope 527 está a distancia del rodillo 414, de modo que los resortes 520, 522 inmovilizan el árbol 412 contra el tope delantero 514, apoyándolo contra este último.
Los alerones 404, 406 presentan, por consiguiente, un ángulo sensiblemente nulo con las piezas de soporte 408, 410, los cuales, a su vez, presentan un ángulo sensiblemente nulo con la dirección longitudinal L. De este modo, los alerones 404, 406 presentan un ángulo a404, a406 sensiblemente nulo con la dirección longitudinal L, como se muestra en la figura 6. Además, como los alerones 404, 406 poseen unas concavidades orientadas opuestas la una de la otra y que presentan un ángulo de incidencia de 0°, una sustentación sensiblemente nula es aplicada por los alerones 404, 406 sobre el brazo articulado 210.
Con referencia a las figuras 7 y 12, el arco 208 está situado de ahora en adelante entre su posición baja y su posición intermedia. El tope 524 siempre está a distancia del rodillo 414 de modo que, como en las figuras 6 y 11, los resortes 520, 522 inmovilizan el árbol 412 contra el tope delantero 512, 514. Los alerones 404, 406 conservan, por consiguiente, un ángulo a404, a406 sensiblemente nulo con la dirección longitudinal L.
Con referencia a las figuras 8 y 13, el arco 208 se encuentra de ahora en adelante en su posición llamada intermedia. El tope 527 entra en contacto con el rodillo 414, estando el árbol 412 siempre inmovilizado contra el tope delantero 512, 514 por los resortes 520, 522. Los alerones 404, 406 conservan, por lo tanto, un ángulo sensiblemente nulo con la dirección longitudinal L.
En el sentido de la invención, el primer intervalo de despliegue del brazo articulado 210 está delimitado por las posiciones extremas de las figuras 6 y 11 por una parte, así como 8 y 13 por la otra parte. En este intervalo, la variación del ángulo a404, a406 está controlada únicamente por las bielas 504, 506.
Dado que estas bielas presentan un ángulo constante con la dirección L y que el árbol 414 está inmovilizado contra estas bielas bajo la acción de los resortes 520, 522, el ángulo mencionado anteriormente a404, a406 es también constante, en este caso concreto nulo en el ejemplo ilustrado. Con referencia ahora a las figuras 9 y 14, el arco 208 está situado de ahora en adelante entre su posición
intermedia y su posición alta. Para llegar a esta nueva posición desde la intermedia, el desplazamiento de la barra inferior 220 con respecto a la superior 216 ha provocado una rotación suplementaria de la biela 506 alrededor de su eje A506 en sentido horario. Estando el rodillo 414 ya en contacto con el tope 527 desde la posición intermedia, la rotación de la biela 506 ha conllevado la inclinación de la otra biela 410 en apoyo sobre el tope 527 a través de una rotación de la biela 410 alrededor del eje A410 en sentido antihorario y del deslizamiento del rodillo 414 hacia arriba sobre el tope 527. Debido a las conexiones fijas entre la biela 408 ó 410 y el alerón 404 ó 406, este último experimenta la misma inclinación.
Por consiguiente, el ángulo a404, a406 ya no presenta un valor constante, como en el primer intervalo de despliegue descrito anteriormente. Por el contrario, este ángulo aumenta a medida que se produce el despliegue del brazo articulado 210, en este caso concreto de manera lineal. De este modo, cuando el vehículo ferroviario 100 se desplaza hacia la izquierda en la figura 2, una sustentación creciente dirigida hacia arriba es aplicada por el alerón 406 sobre el brazo articulado 210, lo que tiene el efecto de incitar al brazo articulado 210 a desplegarse para compensar la fuerza aerodinámica inversa creciente que se aplica sobre el pantógrafo. De manera inversa, cuando el vehículo ferroviario 100 se desplaza hacia la derecha en la figura 2, una sustentación negativa creciente dirigida hacia abajo es aplicada por el alerón 404 sobre el brazo articulado 210, lo que tiene el efecto de incitar al brazo articulado 210 a replegarse con el fin de compensar la fuerza aerodinámica inversa que se aplica sobre el pantógrafo. Por consiguiente, el arco 208 mantiene una presión casi constante sobre la catenaria 104 sea cual sea el sentido de la marcha del vehículo ferroviario.
Las figuras 10 y 15 ilustran finalmente el arco 208 en su posición terminal alta. El árbol 412 es empujado hacia atrás a lo largo de las muescas, hasta encontrarse en las inmediaciones de los topes posteriores 516, 518. Cabe destacar que, durante su desplazamiento opuesto a los topes 510, 512, este árbol 412 no está en contacto con el fondo de las muescas mencionadas anteriormente. Por otra parte, con respecto a su posición intermedia anterior, el rodillo 414 continuó rodando hacia arriba sobre el tope 527 y la biela 410 continuó su rotación alrededor del eje A410 en sentido antihorario. El ángulo a404, a406 de los alerones 404, 406 con la dirección longitudinal presenta un valor máximo, en la configuración de estas figuras 10 y 15.
En el sentido de la invención, el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado 210 está delimitado por las posiciones extremas de las figuras 8 y 13 por una parte, así como 10 y 15 por la otra parte. En este intervalo, la variación del ángulo a404, a406 está controlado principalmente por el tope 527, a lo largo de la cual rueda y pivota el rodillo 414. El ángulo mencionado anteriormente a404, a406 es de ahora en adelante variable, en este caso concreto linealmente creciente en el ejemplo ilustrado.
La presente invención no está limitada al modo de realización descrito anteriormente, sino que está, por el contrario, definida por las reivindicaciones, que siguen. En efecto, será evidente para el experto en la materia que se le pueden aportar modificaciones.
Por ejemplo, el mecanismo de orientación de los alerones 404, 406 puede utilizar un perfil de leva. En particular, se puede prever que la superficie 527 no sea rectilínea, en particular que presente dicho perfil de leva. En este caso, el ángulo a404, a406 formado por los alerones con la dirección longitudinal puede, por ejemplo, aumentar de modo no lineal, a lo largo del segundo intervalo.
De esta manera, en el presente ejemplo, la compensación de sustentación/sustentación negativa del pantógrafo necesaria para la correcta fuerza en cabeza implica una variación del ángulo de los alerones relativamente lineal en función del despliegue del pantógrafo en su segundo intervalo. En cambio, para otro pantógrafo, esto podría necesitar potencialmente una variación del ángulo de los alerones mayor hacia el inicio del cambio de variación y menor hacia el final, lo que necesitaría en este caso una curva, por ejemplo, de tipo globalmente logarítmico. Para aún otro pantógrafo, esto podría necesitar potencialmente una variación de ángulo de los alerones menor hacia el inicio del cambio de variación y mayor hacia el final, lo que necesitaría en este caso una curva, por ejemplo, de tipo globalmente exponencial. Aún otra posibilidad podría consistir en hacer variar el ángulo de los alerones en un intervalo de despliegue del pantógrafo, y a continuación detener la rotación antes del despliegue completo del pantógrafo. En todos estos casos anteriores, la superficie de tope 527 debe tener un perfil de tipo "leva", una superficie lineal que no permita obtener las variaciones de ángulo deseadas.
De manera análoga, se puede prever que, a lo largo del primer intervalo, el ángulo a404, a406 formado por los alerones con la dirección longitudinal es constante pero no nulo. En el caso en que el rodillo 507 se desliza sobre una superficie no rectilínea, es posible obtener un ángulo a404, a406 que no es constante. En este caso, de conformidad con la definición de la invención, el perfil de variación de este ángulo, a lo largo de este primer intervalo, sigue siendo diferente de su perfil de variación, a lo largo del segundo intervalo.
Para paliar una ruptura de los resortes 520, 522, la variación de inclinación de los alerones 404, 406 es refrenada por los topes delantero 512, 514 y posterior 516, 518 y por la conexión de tipo pivote deslizante, garantizada por los elementos mecánicos 506A y 507.
Los resortes de tracción 520, 522 pueden ser sustituidos por unos resortes de torsión alrededor del eje
A412 y en apoyo sobre el eje A410, o bien alrededor del eje A410 y en apoyo sobre el eje A412. Por otra parte, los términos utilizados en las reivindicaciones no se deben entender como limitados a los elementos del modo de realización descrito anteriormente, sino que, por el contrario, deben entenderse que cubren todos los elementos equivalentes que el experto en la materia puede deducir a partir de sus conocimientos generales.
Claims (15)
1. Pantógrafo (108) que comprende:
- un bastidor (202) al cual se le adjunta un marco de referencia (R), comportando el marco de referencia (R) una dirección longitudinal (L), una dirección vertical (V) y una dirección transversal (T), definiendo la dirección longitudinal (L) y la dirección vertical (V) juntas un plano vertical, - un arco (208) destinado a estar en contacto con una catenaria (104) para captar una corriente de alimentación que pasa por la catenaria (104),
- un brazo articulado (210) que conecta el arco (208) al bastidor (202) y diseñado para desplegarse verticalmente con el fin de desplazar, en el plano vertical, el arco (208) con respecto al bastidor (202), comprendiendo este brazo una varilla superior principal (216) y una varilla superior auxiliar (220),
- un conjunto del alerón que comprende al menos un alerón (404, 406) que forma, en el plano vertical, un ángulo (a404, a406) con la dirección longitudinal (L),
- un dispositivo de orientación (502) del alerón (404, 406) diseñado para hacer variar el ángulo (a404, a406) del alerón (404, 406) con la dirección longitudinal (L) en función del despliegue del brazo articulado (210),
- comprendiendo este dispositivo de orientación unos medios (504, 506; 526, 527) de control de la variación del ángulo del alerón, comprendiendo estos medios de control al menos un primer órgano de control (504, 506), articulado a la vez sobre la varilla superior principal (216) y sobre la varilla superior auxiliar (220) del brazo (210)
estando el pantógrafo caracterizado porque los medios de control de la variación del ángulo del alerón comprenden además al menos un segundo órgano de control (526, 527), conectado sólidamente a la varilla superior principal (216),
estando este dispositivo de orientación (502) adaptado para que
- en un primer intervalo de despliegue del brazo articulado (210) en el cual el arco (208) se desplaza entre una posición baja y una posición intermedia, el primer órgano de control (504, 506) es apto para de controlar la variación del ángulo (a404, a406) del alerón independientemente del segundo órgano de control (526, 527), para conferir un primer perfil de variación del ángulo al alerón en este primer intervalo;
- en un segundo intervalo de despliegue del brazo articulado (210) en el cual el arco (208) se desplaza entre la posición intermedia y una posición alta, el segundo órgano de control (526, 527) es apto para controlar la variación del ángulo (a404, a406) del alerón, para conferir un segundo perfil de variación de ángulo al alerón en este segundo intervalo.
2. Pantógrafo según la reivindicación 1, en el cual el primer perfil de variación de ángulo corresponde a un ángulo (a404, a406) de valor sensiblemente constante, en concreto nulo.
3. Pantógrafo según la reivindicación 1 ó 2, en el cual el segundo perfil de variación de ángulo corresponde a un ángulo (a404, a406) de valor creciente, en concreto lineal.
4. Pantógrafo según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el primer órgano de control (504, 506) está articulado sobre la varilla superior principal (216) por medio de una conexión de pivote y, sobre la varilla superior auxiliar (220), por medio de una conexión puntual.
5. Pantógrafo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer órgano de control (504, 506) está articulado sobre la varilla superior principal (216) y sobre la varilla superior auxiliar (220), para mantener un ángulo sensiblemente constante con la dirección longitudinal (L).
6. Pantógrafo según la reivindicación 4 ó 5, en el cual el primer órgano de control (506) comprende una base hueca (506A), en cuyo volumen interior está alojado un rodillo (507) montado pivotante sobre la varilla superior auxiliar (220), alrededor de un eje transversal (A507), así como un cuerpo macizo (506B) fijado sobre la base (506A), en concreto de manera amovible, estando dicho cuerpo montado pivotante sobre la varilla superior principal (216) alrededor de otro eje transversal (A504, a 506).
7. Pantógrafo según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el alerón (404, 406) está articulado sobre el primer órgano de control (504, 506) y el pantógrafo comprende unos medios de inmovilización (520, 522), adecuados para inmovilizar el conjunto del alerón (404, 406) con respecto al primer órgano de control (504, 506) en una posición de inmovilización, en el primer intervalo de despliegue.
8. Pantógrafo según la reivindicación anterior, en el cual el alerón (404, 406) está articulado sobre el primer órgano de control (504, 506) por medio de una conexión de pivote (A410).
9. Pantógrafo según la reivindicación 7 u 8, en el cual los medios de inmovilización comprenden un dispositivo elástico (520, 522), en concreto al menos un resorte de tracción (520, 522) cuyo primer extremo del cual está conectado solidariamente al conjunto del alerón (404, 406) y el otro extremo del cual es solidario de la varilla superior principal (216).
10. Pantógrafo según una de las reivindicaciones 7 a 9, en el cual el segundo órgano de control (526, 527) es apto para desplazar el conjunto de alerón a partir de su posición de inmovilización, en el segundo intervalo de despliegue.
11. Pantógrafo según la reivindicación 10, en el cual el alerón (404, 406) está articulado sobre el segundo órgano de control (526, 527) durante el segundo intervalo de despliegue del brazo articulado (201), por medio de una conexión puntual (414, 527).
12. Pantógrafo según una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el segundo órgano de control es un tope (526) que presenta una superficie de tope (527), siendo el conjunto del alerón (504, 506) apto para desplazarse a lo largo de al menos una parte de esta superficie de tope (527), en el segundo intervalo de despliegue.
13. Pantógrafo según la reivindicación 12, en el cual la superficie de tope es una superficie de leva.
14. Pantógrafo según la reivindicación 12 ó 13, en el cual el conjunto del alerón comprende un árbol (412) provisto de un rodillo (414), siendo dicho rodillo adecuado para desplazarse a lo largo de al menos una parte de la superficie de tope (527).
15. Vehículo ferroviario (100) que comprende:
- un techo (106),
- un pantógrafo (108) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando el bastidor (202) del pantógrafo fijado al techo (106) del vehículo ferroviario (100).
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